Rinnakkaisuus

Rinnakkaisuus tarkoittaa useamman tehtävän samanaikaista tai päällekkäistä suoritusta sekä ohjelmisto- että laitteistotason ympäristöissä. Se kuvaa tilannetta, jossa useat laskenta- ja/tai I/O-toiminnot etenevät yhtä aikaa tai vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Rinnakkaisuus on keskeinen käsite sekä ohjelmistokehityksessä että järjestelmäarkkitehtuurissa, erityisesti moniytimisissä ja hajautetuissa järjestelmissä.

Rinnakkaisuudella on kaksi usein käytettyä käsitettä: samanaikaisuus ja rinnakkaisuus. Samanaikaisuus tarkoittaa tehtävien hallittua yhtäaikaista etenemistä, jolloin tehtävät voivat edetä vuorotellen tai interaktiivisesti I/O-odotusten aikana. Rinnakkaisuus puolestaan viittaa todelliseen useamman tehtävän yhtäaikaiseen suorittamiseen, mikä on mahdollista usean suorittimen tai ytimen kautta.

Toteutustapoja ovat jaetun muistin malli säikeillä tai prosesseilla sekä viestinvälitykseen perustuvat mallit kuten MPI tai aktori-malli. Ohjelmointikielissä rinnakkaisuutta voidaan hallita esimerkiksi säikeillä, coroutine-rajapinnoilla, tulevaisuuksilla ja lupauksilla (futures and promises), sekä asynkronisella ohjelmoinnilla.

Rinnakkaisuuden hallinta vaatii synkronointia. Kilpailevat resurssit voivat johtaa kilpailutilanteisiin, deadlockiin ja epäennusteelliseen käyttäytymiseen. Näiden riskien hallitsemiseksi käytetään lukkoja, semaareja, barriereja, atomisia operaatioita sekä suunnitteluperiaatteita kuten muuttumattoman datan käyttö.

Rinnakkaisuuden hyödyt ovat parempi läpimeno, suurempi resurssien hyödyntäminen ja parempi vasteaika. Sen kustannukset ovat ohjelmiston monimutkaisuus ja debuggausvaikeudet. Rinnakkaisuutta hyödynnetään muun muassa verkkopalvelimissa, suurissa tietojenkäsittelypinoissa, simuloinneissa ja reaaliaikaisissa järjestelmissä.

---